拨叉机械加工工艺规程及夹具设计.doc

1、目 录任务书 1一、零件的分析 1 （一）零件的作用 1 （二）零件的分析 1二、确定生产类型 2三、确定毛坯 2四、工艺规程设计 4 （一）基面的选择 4 （二）制定工艺路线 5 （三） 选择加工设备 7五、确定各加工表面的切削用量 7六、夹具设计 19参考文献 20任 务 书设计题目：拨叉机械加工工艺规程及夹具设计设计清单：1、零件图 1张2、零件毛坯图1张3、机械加工工艺过程综合卡片1套4、夹具设计1套5、课程设计说明书1套设计内容：（1）画零件图 （2）绘制毛坯图 （3）填写机械加工工艺过程综合卡片（4）选择夹具设计方案 （5）绘制某一工序夹具装配图及夹具体零件图 （6）编写课程设计说

2、明书原始资料：拨叉零件图831007，生产纲领为2000件/年。一、 分析零件图（一）零件作用拨叉是传动系统中用来拨动滑移齿轮，以实现系统调速、转向的零件。其小头通过与轴的过盈配合来传递凸轮曲线槽传来的运动；大头的内部突起处与滑移齿轮的凹槽配合。（二）零件的工艺分析1、零件选用材料为HT200，俗称灰口铸铁。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，脆性高，不适合磨削。2、该零件主要加工表面及技术要求分析如下： （1）、零件上端面及孔55H13的上下端面与孔22H7的垂直度公差等级为9-10级。表面粗糙度为Ra3.2um。加工时应以上端面与孔22H7的内表面为基准。又由于上端面须加工，根据

3、“基准先行”的规则，故应先加工上端面，再加工孔22H7，最后加工孔55H13，然后加工其上下端面。(2)、尺寸50、60、22、55、73都有其公差要求，加工时需要保证这些尺寸。使其满足、。 (3)、22H7孔内表面Ra1.6，需要进行精铰。73H13孔内表面Ra6.3，铣端面时就可以保证。22H13内孔表面Ra3.2只需扩铰就可以。(4)、M8 的孔只需要钻孔与攻丝，可放在后期工序中。(5)、8锥销孔只要求加工一半，故可以与M8孔同时钻出。二、确定生产类型 已知零件每年的生产量为2000件，重量为1.0Kg，可确定其生产类型为中批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工艺适

4、当集中；加工设备已通用设备为主；采用专用夹具。三、确定毛坯1、确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用砂型铸造，机器造型。查机械制造技术基础课程设计指南（后称设计指南）119页表5-1，选用铸件尺寸公差等级为CT9级，两件铸在一起。2、确定加工余量与毛坯尺寸2.1、求铸件尺寸公差：根据加工面的基本尺寸和铸件等级，由设计指南表5-3查得公差带相对基本尺寸对称分布。2.2、求机械加工余量等级：由表5-5，铸造方法按机器造型，铸件材料为灰铸铁，得机械加工余量等级范围E-G级，取为F级。2.3、求RMA（要求的机械加工余量）：由零件图可知铸件最大轮

5、廓尺寸为80mm，两件铸在一起则最大轮廓尺寸为160mm，查表5-4得最大轮廓尺寸为160mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1.5.2.4、确定毛坯基本尺寸通过零件分析可知孔为双侧加工，小头孔端面为单侧加工，根据毛坯基本尺寸的计算公式可得下表项目小头孔端面22孔55孔公差等级CT999加工面基本尺寸502255铸件尺寸公差21.72机械加工余量等级FFFRMA1.51.51.5毛坯基本尺寸52.51851 3、画毛坯图：（附图后）四、工艺规程设计（一）、基面的选择 1、粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。加工两小孔端面时，以底面和两外

6、圆表面定位是合理的，此时应选择两V型块作为定位元件，这样比较容易实现。若选择底面和两小孔作为定位基准，则由于小孔铸造时的误差太大，很难与心轴、菱形销配合良好。以加工后的小孔端面为粗基准来加工两小孔。再以加工后的小孔和小孔端面为粗基准来加工中间孔，以及中间孔上下端面。这样做是保证零件垂直度误差的前提。 2、精基准的选择 因为小头孔上端面、中间孔上、先端面对小头孔轴线有垂直度要求，考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则及“互为基准”原则，选用小头孔及小头孔端面为精基准可减小加工误差。（二）、制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加

7、工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工路线方案如下：方案一工序010 以两小孔外圆表面和底面定位，粗铣两小头孔上端面。工序020 以两小头孔上端面及其外圆定位，粗铣底面。工序030 以粗铣过的底面和小孔外圆精定位，精铣两小头孔上端面，工序040 以小头孔上端面和小孔外圆定位，扩、铰小孔。工序050 以小头孔上端面和两小孔定位，粗镗中间孔。工序060 以小头孔上端面和两小孔定位，半精镗中间孔。工序070 以小头孔上端面和两小孔定位，粗镗下端中间孔。

8、工序080 以中间孔下端面和两小孔定位，粗镗上端中间孔。工序090 以小头孔上端面和两小孔定位，精镗上端中间孔工序100 钻螺纹底孔工序110 攻丝工序120 钻2-销孔工序130 铣端工序140 去毛刺工序150 检查方案二工序010 以底面和小孔外圆定位，粗、精铣两小孔上端面。工序020 以两小孔上端面及小孔外圆定位，扩、铰两小孔。工序030 以两小孔及其上端面定位，粗镗中间孔。工序040 以两小孔及其上端面定位，半精镗中间孔。工序050 以两小孔及其上端面定位，粗镗下端中间孔。工序060 以中间孔下端面和两小孔定位，粗镗上端中间孔。工序070 以两小孔及其上端面定位，精镗下端中间孔。工序

9、080 以中间孔下端面和两小孔定位，精镗上端中间孔工序090 钻螺纹底孔工序100 攻丝工序110 钻2-销孔工序120 铣断工序130 去毛刺工序140 检查工艺方案的比较和分析 上述两个方案的区别是：方案一3次使用未加工过的小孔外圆作为基准，而且在此方案中要加工不要求加工的底面作为精基准加工小孔上端面，方案二以底面为基准粗、精加工小孔上端面，然后以小孔上端面为精基准加工其他表面。方案一与方案二的最大区别是：方案一的粗、精加工分开，并要求加工底面，以底面为精基准加工小孔上端面，方案二是以底面为基准粗、精一道工序加工小孔上端面。用方案一可以更好地保证小孔上端面的精度，但经过分析，后面的工序都要

10、以小孔上端面作为精基准，所以以精加工过的小孔上端面作为精基准可以保证加工精度的，而方案一增加了底面的加工，产品为中批生产，所以生产成本要比方案二高很多，而方案二能保证精度要求，所以选用方案二更合适。（三）、选择加工设备 工序010为铣小头孔上端面可选用立式铣床。 工序020为扩、铰孔可选用钻床。 工序030080为镗孔，可选镗床。 工序090110为钻孔、攻丝可选用钻床。 工序120为铣断可选用卧式铣床。五、确定各加工表面的切削用量（一）、工序010铣小头孔上端面1、确定加工余量加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大孔22上端面铸件2.5CT952.5-+2精铣0.

11、5IT9500+0.0743.20.4260.8粗铣2.0IT1250.50+0.306.30.34.52、确定切削用量粗精铣小头孔上端面，以底面为粗基准 粗铣小头孔上端面:由机械手册可以直接查出铣削速度：采用套式面铣刀，。则按机床说明书,见此转速与382r/min相接近的机床转速为355r/min.所以实际铣削速度为计算工时 精铣小头孔上端面:由机械手册可以直接查出铣削速度：采用错齿三面刃铣刀，。则按机床说明书,见此转速与581r/min相接近的机床转速为575r/min.所以实际铣削速度为计算工时（二）、工序020扩、铰两端小头孔的加工工序020以小头孔上端面及小头孔外圆为基准，扩、精铰2

12、2孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 选择钻头 扩孔选择硬质合金扩孔钻，粗钻时do=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查机械加工手册得 所以， 按钻头强度选择 根据切削手册表2.19查出,扩孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。根据切削

13、手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查机械加工工艺设计手册 高速钢钻扩孔灰铸铁的切削速度 , 根据公式 n=202r/min （查机械制造设计基础）选择立式钻床Z525取n=195m/min ,故实际切削速度为v=13.4m/min （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do19mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.

14、0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：， 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。3、计算工时粗铰：铰刀选择硬质合金铰刀 机床：Z525立式钻床后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.40.6mm，寿命（查机械制造设计基础）铰刀铰灰铸铁孔时进给量1.0-2.6mm/r 粗铰的切削速v=10m/min所以 根据公式 n=144r/min 根据切削说明书取n=140r/min ,故实际切削速度为v=9.6m/min机动时切削工时，=58mm，精铰：铰刀选择硬

15、质合金铰刀 机床：Z525立式钻床（查机械制造设计基础）铰刀铰灰铸铁孔时进给量1.0-2.6mm/r 精铰的切削速v=8m/min所以 根据公式 n=115r/min 根据切削说明书取n=97r/min ,故实际切削速度为v=6.7m/min机动时切削工时，=58mm（三）、工序030040镗中间孔 1, 确定机械加工余量,工序尺寸和毛坯尺寸, “CA6140车窗拔叉”零件材料是HT200,硬度为240HBS,中批生产,采用铸件毛坯.镗削中间孔 基本尺寸:55; 初镗加工余量:2 mm半精镗加工余量:2mm;毛坯总余量:4mm各工序尺寸: 粗镗后基本尺寸: 55-2=53mm 毛坯基本尺寸:

16、53-2=51mm各工序经济精度: 半精镗取IT10,查表得IT10=0.12mm 粗镗取IT13,查表得IT13=0.46mm 毛坯公差为T=2mm 毛坯尺寸: 512mm2, 定切削用量及工时粗镗中间孔51,选用镗床T68,查表得进给量f=0.27mm/r,切削速度v=0.20.4m/s,取v=0.25m/s,则转速n= = =93.6r/min查得T68标准转速n=100r/min则实际速度v= =16.02m/min切削工时:t= (23); =35mm; =5mm镗刀的主偏角= 则取 = 5mm, =3mm, =5mmt =1.59min =95.4s半精镗中间孔55mm 查表得进给

17、量f=0.15mm/r 切削速度v= 0.3m/s 转速n = 查取T68镗床标准转速n=100r/min 则实际切削速度v=切削工时: t=（四）工序050080粗、精镗上、下孔 (一)粗镗 1、加工73孔的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需进行尺寸换算，加工完毕后应保证尺寸5mm，尺寸链如图所示，加工时应保证尺寸A，A=30-5=25，5mm、30mm为自由尺寸，按自由尺寸取公差等级IT16级，则其公差为，则A=，加工是以保证尺寸A间接保证尺寸5mm。 2、加工余量工序内容总加工余量经济精度粗糙度加工前尺寸工序尺寸加工余量最小最大粗镗上、下端孔至18IT126.315.516.3

18、精镗上、下孔至2IT83.21.72.53、确定粗镗切削用量3.1、刀具选用：选用刀具为YG6硬质合金，直径为30mm的镗刀，查机械制造技术基础课程设计指南（后称设计指南）178页表5-113主偏角=90，副偏角=15、刃倾角-、前角10、后角，.、确定背吃刀量：由于加工余量为16mm，可分为两次走刀，取其直径余量分别为10mm，6mm，所以=mm，mm 3.3、确定进给量f：根据设计指南表5-115，当粗镗铸铁，镗刀直径为30mm，镗刀伸出长度为150mm时，取=0.26mm/r,=0.5mm/r，查表5-119得镗刀后刀面最大磨损限度为1.4mm，刀具寿命T=60min3.4、确定切削速度

19、：根据设计指南表2-8，v= ，试中=208， =0.2， =0.4，m=0.28，=1.00.81.081.04=0.9，所以=74m/min ，=m/min。=305r/min，=278r/min，查机床转速表取=370r/min，=305r/min，修正=m/min=1.26m/s, m/min=1.13m/s.最后修正为=0.26mm/r,=0.5mm/r，=5mm，=3mm，=1.26m/s, =1.13m/s,=370r/min,=305r/min,3.5、校验机床功率：根据设计指南表2-18的计算公式，车削时的功率（kw）为=，其中=,查表2-10得=900， =1.0，=0.7

20、5，=0，=5f=026mm/r,v=75.52m/min,=1.081.01.0=1.08=9001.08=1749.6N,=0.36kw7kw,满足要求。 3.5、确定基本工时根据镗削机动时间的计算公式，因为刀具主偏角为90，所以 =23取为3， =35，取为5，=5，i=1由=0.26mm/r,=0.5mm/r，=370r/min,=305r/min,并代入公式得=0.19min， =0.12min。（二）精镗 1、确定刀具：所选刀具材料为YG6硬质合金，直径为30mm的镗刀，主偏角=90，副偏角=10、刃倾角0、前角15、后角，2、确定背吃刀量：查机械加工工艺手册573页表2.4-66

21、得精镗直径为5080孔的直径余量可为2mm，取=0.6mm，=0.4mm，两次走到可完成加工。3、确定进给量：查机械加工工艺手册573页表哦2.4-66，镗孔直径为73mm切削深度为0.6mm，0.4mm加工铸铁精加工时的进给量为=0.25mm，=0.15mm，查设计指南182页表5-119，硬质合金镗刀精加工铸铁时的后刀面最大磨损限度为0.6mm，刀具寿命T=60min。4、确定切削速度：根据设计指南表2-8，v= ，试中=208， =0.2， =0.4，m=0.28，=1.00.81.081.04=0.9=115.6m/min,=169.1m/min.r/min,r/min。查转速表有48

22、0r/min,710r/min的转速，所以对切削速度进行修正：=110.03m/min=1.83m/s,=160.7m/min=2.71m/s。最后确定=0.6mm，=0.4mm，=0.25mm，=0.15mm，=1.83m/s,=2.71m/s,=480r/min,=710r/min。由于是精加工，所以不必进行机床功率校验。5、确定工时根据镗削机动时间的计算公式，因为刀具主偏角为90，所以 =23取为3， =35，取为5，=5，i=1，由=0.25mm，=0.15mm，=480r/min,=710r/min并带入公式得=0.15min，=0.17min（五）工序090110钻孔、攻丝工序09

23、0 钻M8底孔，攻螺纹，以小头孔上端面和零件中线为基准（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：查简明手册表得，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：超切量和入切量y+=4（2）攻螺纹M8机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M8，P=1.25mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则；机动时，计算切削基本工时：工序100 钻、铰8锥孔，以小头孔上端面和小头孔轴线为基准。刀具：专用刀具机床：Z525立式钻床确定进给量：根据切削手册表查得，查Z525机床使用

24、说明书，现取。查切削手册表，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：超切量和入切量y+=10工序110 铣断，以小头孔上端面和小头孔轴线为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61卧式铣床查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表得，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查切削手册表得，刚好有。计算切削基本工时：超切量和入切量y+=30六、夹具的设计(一)、明确任务，分析资料1、本夹具设计工序020扩、铰两小孔。本工序要求如下：（1）、保证图上所标尺寸；（2）、应保证孔的尺寸公差20H7，及孔表面的粗糙度为

25、1.6，同时尺寸。2、分析资料（1）、本道工序以两小孔上端面及小孔外圆定位；（2）、中批生产，要求精度不是很高，所以夹具采用简化结构，降低夹具设计与制造的成本，提高经济效益。（二）确定结构方案1、定位方式：为保证加工时零件的位置固定，须限定其在6个方向上的自由度，实现完全定位。为了方便与保证形状公差装夹时故选用两小孔上端面和小头孔外圆面为定位基准。2、选择定位元件，设计定位装置（1）、类型：滑座,V形块（2）、确定定位元件尺寸及配合公差： 滑座自行设计 V形块尺寸:=90, 4、制作夹具主要技术条件 保证孔20H7与。 5、绘制夹具装配图(附图)6、绘制夹具体零件图(附图)参考文献1. 哈尔滨

26、工业大学，赵家齐编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社，2000.102. 清华大学，王先逵主编.机械制造工艺学第2版.机械工业出版社，2006.13. 蔡安江、张丽等主编.机械工程生产实习.机械工业出版社，2005.34. 张伟萍主编.机械制造工艺与装备第二版。中国劳动社会保障出版社，20075. 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册。机械工业出版社，1984.126. 哈尔滨工业大学李益民主编。机械制造工艺设计简明手册。北京：机械工业出版社，19947. 艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，19948. 廖念钊等编著.互换性与技术测量第五版.北京：中国计量出版社，2007.6 9. 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册第三版.上海科学技术出版社，1990.10 .- 20 -